Безопасность и экологичность проекта 43

Дипломный проект

 

 

Федеральное агенство по образованию

Федеральное государственное образовательное учереждение

Среднего профессионального образования

Ухтинский горно-нефтяной колледж

 

 

Реконструкция сепаратора блока осушки цеха по переработке газа

 

 

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП

 

 

РАЗРАБОТАЛ: /Бочкарев А.О./

Руководитель: /Кримчеева Г.Г../

Рецензент:

Консультант по экономике /Салчева С.С./

 

2011г.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240234.4ПНГ.005.ДП

Студент

Бочкарев А.О

Руковод.

Кримчеева Г.Г.

Реценз.

СОДЕРЖАНИЕ

Лит.

Листов

УГНК.гр.ПНГ-407

СОДЕРЖАНИЕ

Введение________________________________________________________7

1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ_______________________________________10

1.1. Общие сведения о заводе______________________________________10

1.2. Характеристика цеха________________________________________10

1.3 Функциональное назначение и конструктивное исполнение

Сепараторов__________________________________________________12

1.4. Характеристика сетчатых сепараторов___________________________14

1.5. Техническая характеристика сепаратора 103-V1____________________15

Расчетная часть________________________________________________16

Расчет на прочность корпусных деталей _________________________16

Расчет укрепления вырезов в стенке газосепаратора_______________17

1.6.3 Гидравлический расчет газосепаратора________________________18

1.6.4 Расчет сливных труб________________________________________21

1.6.5 Технологический расчет штуцеров______________________________21

1.6.6 Расчет фланца штуцера подвода газа сепаратора__________________22

1.7 Разработка конструкции усовершенствованного узла газового

Сепаратора. Патентные исследования______________________________24

1.7.1 Конструктивное исполнение_________________________________ 24

1.7.2 Расчет сепарационных элементов выполненных из гидрофобного и гидрофильного материалов_______________________________________27

1.8 Монтаж газового сепаратора ____________________________________29

1.9 Ремонт газового сепаратора ____________________________________ 29

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ___________________________________________ 31

2.1 Назначение детали ____________________________________________31

2.2 Выбор сварочного оборудования_________________________________31

2.2.1 Технологический процесс _____________________________________31

 

2.2.2 Содержание сварочной операции_______________________________32

2.3 Основные параметры режима ручной дуговой сварки _______________32

2.3.1 Подготовка кромок под сварку _________________________________34

2.3.2 Выбор материала сварки______________________________________ 34

2.3.3 Нормирование сварочной операции____________________________ 34

2.4 Расчет сварного соединения на прочность_________________________39

2.5 Техника безопасности при выполнении сварочных работ____________ 40

2.6 Контроль сварных соединений __________________________________ 40

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА_______________________43

3.1 Идентификация потенциальных опасностей проектируемого

объекта _________________________________________________________43

3.1.1 Анализ воздействия объекта на условия труда ____________________43

3.1.2 Анализ возможных чрезвычайных ситуаций_____________________ 44

3.1.3 Анализ воздействия объекта на окружающую среду _______________45

3.2 Мероприятия по обеспечению безопасности и экологичности

проекта _________________________________________________________51

3.2.1 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда _______51

3.2.2 Мероприятия по обеспечению безопасности объекта при чрезвычайных ситуациях _______________________________________________________ 53

3.2.3 Мероприятия по охране окружающей среды ____________________ 55

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ _________________________________________57

4.1 Расчёт экономического эффекта от модернизации сепаратора газа регенерации ____________________________________________________ 57

4.1.1 Цель расчёта ________________________________________________57

4.1.2 База сравнения, метод расчёта _________________________________57

4.1.3 Расчёт эксплуатационных затрат _______________________________58

4.1.4 Расчёт экономических и коммерческих показателей _______________63

Библиографический список ________________________________________69

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240234.4ПНГ.005.ДП

Студент

Бочкарев А.О

Руковод.

Кримчеева Г.Г.

Реценз.

ВВЕДЕНИЕ

Лит.

Листов

УГНК.гр.ПНГ-407

ВВЕДЕНИЕ

Газопереработка — одна из самых молодых отраслей отечественной газовой промышленности, бурное развитие которой началось в последние годы. Газоперерабатывающие заводы поставляют для народного хозяйства страны сжиженные газы в виде пропан-бутановых фракций или технически чистых индивидуальных углеводородов, газовый и автомобильный бензины, дизельное топливо, элементарную серу, гелий. Сжиженные газы широко применяются в качестве сырья в химической промышленности, используются как моторное топливо, а также как бытовое топливо для газификации населенных пунктов, предприятий, животноводческих ферм.

Основным потребителем сжиженных газов в настоящее время являются нефтехимические производства. Этан, пропан, н -бутан, а также газовый бензин служат сырьем для производства этилена, из которого в свою очередь получают этиловый спирт, глицерин, диэтиленгликоль, ацетальдегид, дихлорэтан, хлористый этил и др. При дальнейшей переработке этих химических продуктов производят лаки, растворители, красители, моющие средства, синтетический каучук и др.

Из этилена вырабатывают также полиэтилен — материал, обладающий многими ценными свойствами: он не подвергается коррозии, химически устойчив, влаго- и газонепроницаем, пластичен, легок. Из полиэтилена изготовляют небьющуюся посуду, облицовочные и упаковочные пленки, баллоны и контейнеры для хранения кислот и щелочей, изоляцию для кабелей и проводов, различную аппаратуру.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

При дегидрировании пропана получают пропилен - один из исходных углеводородов для производства многих важных химических продуктов.

В последнее время освоено производство полипропилена, сходного по свойствам с полиэтиленом, но превосходящего его по многим показателям качества.

Бутан служит сырьем для получения синтетического бутадиенового каучука, изобутан и изопентан необходимы для производства изопренового каучука, близкого по свойствам к натуральному каучуку.

Сжиженные газы являются превосходным моторным топливом – октановые числа их выше, чем бензина. Это позволяет повысить степень сжатия и соответственно мощность, и экономичность двигателей внутреннего сгорания. При работе автотранспорта на сжиженных газах снижается удельный расход масла, уменьшается износ мотора, увеличивается на 100-150% продолжительность межремонтного пробега.

Сжиженные газы, благодаря способности находиться при нормальных условиях в газообразном состоянии, а при сравнительно небольших избыточных давлениях пере­ходить в жидкое состояние очень удобны для применения в качестве бытового топлива. Они высококалорийны и характеризуются постоянным соотношением углерод: водород; для их транспортирования не требуется сложной трубопроводной сети, их можно доставлять в отдаленные районы в баллонах и специальных цистернах. Так как строительство газопроводов в малых городах и сельских местностях экономически нецелесообразно, газифицирование здесь осуществляется на базе сжиженных газов.

В последние годы расширяется применение сжиженных газов в сельскохозяйственном производстве. Их используют для борьбы с сорняками и сельскохозяйственными вредителями (огневая прополка - культивация),

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

для сушки сельскохозяйственных культур (табака, риса, зерна, хлопка), предохранения всходов от заморозков, для отопления животноводческих и птицеводческих ферм, для создания микроклимата в теплицах и т. д.

Наша страна обладает большими запасами нефтяного газа. По запасам нефти и нефтяного газа крупнейшими районами в России являются Татарстан, Башкирия, Самарская область, Ставропольский край, а также значительные запасы нефтяного газа выявлены в Тюменской области.

Постоянный рост разведанных запасов нефтяных газов обусловлен непрерывным увеличением добычи нефти и открывает широкие перспективы для развития газоперерабатывающей промышленности. Намечается строительство многих новых и реконструкция действующих газоперерабатывающих заводов.

Перед работниками газоперерабатывающего производ­ства стоят большие задачи. Главные из них:

- вовлечь в переработку максимальное количество газа, добываемого попутно с нефтью. Сократить, а на многих нефтяных месторождениях полностью прекратить сжигание газа в факелах;

- вовлечь в переработку весь конденсат, добываемый с газом из газоконденсатных месторождений, не допуская потерь, и обеспечить его квалифицированную переработку;

- повысить глубину извлечения целевых компонентов из разведанных запасов природного и нефтяных газов;

- повысить качество выпускаемой продукции, довести его до уровня лучших мировых образцов. Это касается, прежде всего, продукции газоперерабатывающих заводов, используемой в качестве сырья для нефтехимического синтеза;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

- повысить рентабельность заводов, увеличив производительность труда на объектах газоперерабатывающего производства.

В конечном итоге газоперерабатывающее производство призвано удовлетворить потребности народного хозяйства страны в сжиженных газах и других продуктах газопереработки.[14]

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

АННОТАЦИЯ.

 

В данном дипломном проекте проведен анализ сетчатого газового сепаратора, а также оценка рабочих параметров и основные причины отказа узлов.

На основании расчета и выбора основных рабочих параметров предложена конструкция газосепаратора, основные узлы которого рассчитаны на прочность, а также произведен гидравлический и технологический расчет.

В дипломном проекте, на основании анализа способов повышения производительности предложена конструкция сепаратора с сепарационными элементами, выполненными из гидрофильного и гидрофобного материала, суть которой очистка газа путем фильтрации углеводородной фазы через нижнюю гидрофобную секцию, а водный раствор через верхнюю гидрофильную.

В специальной части дипломного проекта показана технология ручной дуговой сварки патрубка.

Произведен расчет экономической эффективности от реконструкции сетчатого газосепаратора.

Освещены вопросы охраны труда, охраны природы и гражданской обороны.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240234.4ПНГ.005.ДП

Студент

Бочкарев А.О

Руковод.

Кримчеева Г.Г.

Реценз.

Технологическая часть

Лит.

Листов

УГНК.гр.ПНГ-407

1 Технологическая часть.

1.1. Общие сведения о заводе.

Сосногорский газоперерабатывающий завод - одно из старейших предприятий Республики Коми, созданное в 1941 году на базе Седьельского газового месторождения, с 1968 года входит в структуру Севергазпрома. Крупное промышленное предприятие, имеющее в своем составе:

1. мощности по отбензиниванию газа и стабилизации жидких углеводов;

2. опытно-промышленную установку получения бензина ароматизацией газового конденсата;

3. цеха по производству технического углерода.

С 1988 года на заводе организован выпуск резино-технических изделий с проектной мощностью 500 тонн изделий в год.

 

1.2. Характеристика цеха.

Реконструкция производства газопереработки, на Сосногорском ГПЗ, предназначена для замены устаревшей существующей технологии и изношенного оборудования с целью максимального извлечения тяжелых углеводородов. Ввод установки в действие – 2004 год.

Производительность установки 3 · 10⁹ нм³/год природного газа со степенью извлечения пропана технического не менее 95 %.

Разработчик технологического процесса – фирма "KOCH-GLITSCH" (Чешская Республика). Разработчик проекта – фирма "CHEMOPROJEKT" (Чешская Республика).

Производство газопереработки выполнено в одну технологическую линию и включает в себя три основные стадии:

1 – подготовка к низкотемпературной конденсации;

2 – низкотемпературная конденсация;

3– фракционирование углеводородного конденсата.

Задача стадии подготовки сырья к низкотемпературной конденсации – удаление влаги и метанола, стадии низкотемпературной конденсации – захолаживание сырья холодом выходящих потоков, и, конечная стадия, фракционирование – разделение углеводородного конденсата на требуемые продукты: технический пропан, пропан-бутан технический и стабильный конденсат.

 

Сухой газ возвращается в магистральный газопровод и частично на КГРС, СТЭЦ и на собственные нужды завода.

Удаление влаги и метанола из сырьевого газа происходит на цеолитовом адсорбенте, размещенном в трех адсорберах сырьевого газа 103-А1А,В,С, при этом осушка газа происходит в двух параллельно включенных адсорберах, а третий адсорбер находится в цикле регенерации. Поток газа в аппарате при адсорбции осуществляется сверху вниз, при регенерации – снизу вверх. В цикле адсорбции давление в аппарате 6,1–6,4 МПа, в цикле регенерации давление 2 МПа. Переключение адсорберов с цикла адсорбции на цикл регенерации осуществляется автоматически по заданной программе. Для повышения и снижения давления в аппаратах между циклами адсорбции и регенерации на обводных линиях основных потоков адсорбции и регенерации установлены шаровые клапаны-отсекатели диаметром 1".

Осушенный сырьевой газ после адсорберов с температурой не более 48 ⁰С проходит очистку от пыли, унесенной из цеолитов, в одном из фильтров осушенного газа 103-F2A/B (второй фильтр находится в резерве). Для защиты оборудования и процесса низкотемпературной конденсации газа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

предусмотрена защитная блокировка, которая срабатывает при достижении температуры осушенного газа после адсорберов 60⁰С с остановкой цеха.

Качество осушки газа контролируется поточным анализатором влажности газа с сигнализацией максимально допустимого значения точки росы 2ppm. Предусмотрена защитная блокировка при снижении давления в каждом адсорбере до 1,7 МПа в случае разгерметизации аппаратов блока, с остановкой цеха и аварийным сбросом газа на факел.

Регенерация насыщенного водой и метанолом адсорбента проводится осушенным газом, отбираемым после фильтров осушенного газа 103-F2A/B, кроме того предусмотрена схема подачи “сухого” газа после компрессора 102-К2 (открытая схема). Перед подачей осушенного газа на регенерацию, регулятором давление в адсорберах 103-А1А,В,С снижается до 2 МПа и газ нагревается до температуры 255⁰С в подогревателе газа регенерации осушки 103-Е1А,В. Расход теплоносителя в трубное пространство подогревателя газа регенерации осушки 103-Е1А,В изменяется регулирующим клапаном.

Процесс регенерации осуществляется в два этапа: разогрев цеолитов до 210-220 ⁰С с выдержкой при этой температуре и охлаждение. Во время охлаждения газы регенерации подаются помимо подогревателя газа регенерации 103-Е1А,В.

Регенерационный газ после адсорбера охлаждается в воздушном холодильнике газа регенерации 103-ЕА1 до температуры 5–30 ⁰С с регулировкой температуры после АВО изменением частоты вращения вентиляторов. При увеличении температуры регенерационного газа после АВО 103-ЕА1 до 60 ⁰С срабатывает защитная блокировка с задержкой процесса осушки. Охлажденный газ после АВО 103-ЕА1 проходит сепаратор регенерации 103-V1 и возвращается в поток сырьевого газа перед фильтром сырьевого газа 101-F1 или в трубопровод подачи газа на КГРС, с расходом газа 20000–29000 нм³/ч. Водометанольный раствор из сепаратора 103-V1 выводится в метанольный отсек сепаратора углеводородного конденсата 101-V2, откуда подается на секцию очистки метанольных стоков.

1.3 Функциональное назначение и конструктивное исполнение сепараторов

Одним из наиболее распространенных видов аппаратуры для очистки, промыслового сбора, подготовки нефти и газа к транспорту является сепаратор. Назначение этих аппаратов – отделение газа от жидкости, жидкости от газа, а в некоторых случаях оба процесса могут сопровождаться разделением жидких фаз, отличающихся своими плотностями (нефть – вода, бензин – вода).

В системах подготовки нефти и газа сепараторы используются:

- на ступенях концевой, горячей и вакуумной сепарации, а также в качестве специальных секций или встроенных узлов в аппаратах, совмещающих нагрев, обезвоживание и обессоливание нефти с ее сепарацией;

- перед компрессорами и после них, для уменьшения содержания капельной жидкости и механических примесей в поступающем и выходящем газах;

- после узлов низкотемпературной конденсации для отделения газа от конденсата, а при продолжительных температурах и от углеводородного конденсата и от воды;

- после колонн различного назначения для отделения верхнего слоя продукта.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

Показатели назначения характеризуют область применения, производительность, транспортабельность и специфические особенности, которые в свою очередь зависят от ряда факторов (давление, температура, плотность, объем продукта, конструкция аппарата). Эти факторы обусловлены конкретным промыслом и его особенностями.

На промыслах природного газа применяют сепараторы самых различных конструкций.

Природный газ очищается в сепараторах от капелек жидкости и частиц породы, идущих вместе с газом. По принципу действия сил на указанные частицы последние делятся на:

- гравитационные, в которых капельки жидкости и частицы породы оседают за счет сил тяжести;

- инерционные, в которых указанные частицы оседают за счет сил инерции;

- насадочные, в которых используются силы адгезии (прилипания);

- смешанные, в которых для отделения частиц и капелек жидкости используются все перечисленные силы.

1.4. Характеристика сетчатых сепараторов.

Газосепараторы сетчатые предназначены для тонкой очистки газа от жидкости в промысловых условиях подготовки газа, а также в технологических процессах газо – и нефтеперерабатывающих заводов в качестве аппаратов промежуточной и окончательной очистки газа. Сетчатый отбойник (демистер) изготавливают из вязанной гофрированной сетки. Выпускают сепараторы на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа. Они обеспечивают степень очистки газа от жидкости до 92%. Сетчатые

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

газосепараторы могут эксплуатироваться в районах с жарким, умеренным и холодным климатом. Потери давления потока рабочей среды в газосепараторе до 0,05 МПа, в том числе на сетчатом отбойнике до 0,02 МПа.

Используются три типа сетчатых сепараторов:

- цилиндрические вертикальные с корпусным фланцевым разъемом диаметром 600 и 800 мм на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа, производительностью по газу от 0,08 до 0,8 млн. м³/сут.;

- шаровые с цилиндрическим сборником жидкости диаметром сферы 2200 и 2600 мм на рабочее давление от 1 до 8 МПа, производительностью по газу от 2 до 5 млн. м³/сут;

- цилиндрические вертикальные диаметром 1200 и 1600 мм на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа, производительностью по газу от 0,8 до 2 млн. м³/сут.

В конструкции предусмотрено размещение подогревателя в нижней части корпуса. Средний срок службы газосепаратора 10 лет, наработка на отказ 11000 часов, ресурс до капитального ремонта 60000 часов, коэффициент технического использования 0,96.

Газожидкостная смесь в сетчатом газосепараторе разделяется на газ и жидкость благодаря воздействию на капли жидкости гравитационных сил. Основная масса жидкости сепарируется из газового потока в средней части корпуса и осаждается в сборник жидкости. Тонкодисперсные капли коагулируются в сетчатом каплеотбойнике, размещенном в средней части корпуса, и частично стекают вниз. Окончательная очистка газа от жидкости осуществляется в сетчатой скрубберной секции, размещенной в верхней части корпуса сепаратора. Из сборника жидкость непрерывно или периодически сбрасывается.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР

Использование сетчатого газового сепаратора обладает рядом недостатков:

- низкая производительность, до 0,6 млн. м³/сут.;

- степень очистки до 92 %;

- при работе в условиях отрицательных температур промерзание меж-сетчатого пространства, и как следствие из этого, снижение производительности и увеличение уноса жидкости газом.

 

1.5. Техническая характеристика сепаратора 103-V1.

Cепаратор сетчатый вертикальный 103-V1 применяемый на блоке осушки цеха по переработке газа, показан на рисунке. Сепаратор эксплуатируется следующим образом. Через штуцер А охлажденный газ, после АВО 103-ЕА1, проходит сепаратор регенерации 103-V1 выходит через штуцер Б и направляется в трубопровод подачи газа на КГРС. Через штуцер В, по мере накопления, водометанольный раствор выводится в метанольный отсек сепаратора углеводородного конденсата 101-V2. Штуцер Г предназначен для дренирования жидкости из аппарата в емкость метанольного дренажа перед проведением ремонтных работ или в аварийных случаях. Штуцер Д предназначен для присоединения манометра. Штуцер Е представляет собой люк – лаз, предназначенный для проведения внутреннего осмотра и проведения ремонтных работ внутри аппарата.[2]

Исходные данные для расчета:

- расчетное давление Р_Р = 2,5 МПа;

- расчетная температура Т = 293 К;

- внутренний диаметр сепаратора D = 1,2 м;

- коэффициент сжимаемости газа Z = 0,85;

- рабочее давление Р₀ = 2,0 МПа;

- плотность газа в рабочих условиях ρ_г = 32,4 кг/м³;

- содержание жидкости в газе е₀ = 22 см³/м³;

- плотность жидкости в рабочих условиях ρ_ж = 700 кг/м³.

- среда малоагрессивная – природный газ, вода, конденсат, метанол.

Расчетная часть.